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新葡的京集团3512vip首页张利教授团队在构建丹酚酸生物合成转录调控网络方面取得新进展

2025-02-12   作者:姜媛媛 钟明志   审稿:鲁志伟     (浏览次数:)     打印    收藏

新葡的京集团3512vip首页新葡的京集团3512vip首页“特色药用植物种质资源创新与利用”团队以新葡的京集团3512vip首页为第一完成单位,在生物化学与分子生物学领域国际权威期刊《International Journal of Biological Macromolecules》(中科院一区TOP,IF=7.7)发表题为“A novel NAC36-MYB18-TAT2 model regulates the synthesis of phenolic acid in Salvia miltiorrhiza Bunge”的研究论文。该研究通过整合多组学分析、分子互作验证及遗传转化技术,揭示了丹参酚酸生物合成途径中关键转录因子SmNAC36与SmMYB18协同调控靶基因SmTAT2表达的作用机制,并构建了“NAC36-MYB18-TAT2”级联调控网络模型,为丹参合成生物学研究以及高酚酸新品种的分子设计育种提供了理论支撑。新葡的京集团3512vip首页生物资源化学专业博士研究生钟明志为论文第一作者,张利教授为通讯作者。(论文链接:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.140987)。

丹酚酸(如丹酚酸B、迷迭香酸)是丹参中主要的水溶性活性成分,具有抗氧化、抗炎和保护心血管等药理活性,其生物合成途径的转录调控机制方面仍具有较大研究空白。研究团队基于前期构建的高质量丹参基因组数据库,通过转基因毛状根(过表达和CRISPR/Cas9基因编辑)结合RNA-Seq分析,筛选出与酚酸合成高度相关的转录因子SmNAC36和SmMYB18,并锁定酪氨酸氨基转移酶基因SmTAT2为核心靶标。进一步通过酵母单杂交、双荧光素酶报告系统及凝胶迁移实验证实,SmNAC36可直接结合SmMYB18SmTAT2启动子区的ABRE元件,激活其转录;而SmMYB18通过结合SmTAT2启动子的MBS元件,形成“NAC36→MYB18→TAT2”级联调控通路。此外,过表达SmNAC36的毛状根中,迷迭香酸和丹酚酸B含量分别提升3.66倍和7.02倍,显著高于单独过表达SmMYB18SmTAT2的效果,表明该调控网络具有“叠加放大效应”。研究团队还发现,SmTAT2编码的酪氨酸氨基转移酶对底物L-酪氨酸具有高亲和力(Km=1.23 mM),表明其在酚酸前体4-羟基苯丙酮酸(HPP)合成中的核心地位。通过CRISPR/Cas9敲除SmTAT2后,毛状根中HPP、迷迭香酸和丹酚酸B含量分别下降68%、52%和74%,进一步验证了其功能。此项研究进一步解析了丹参酚酸合成的转录调控网络,不仅为丹酚酸代谢工程与合成生物学研究奠定了理论基础,还为丹参分子设计育种提供了新靶点。

依托省级创新平台“特色药用植物四川省科技资源共享服务平台”和“四川省中药材育繁技术工程研究中心”,该研究得到了国家现代农业产业技术体系四川省创新团队(SCCXTD-2020-19)、四川省科技厅项目(2022ZHCG0095, 2022NSFSC1718, 2023NSFSC1271, 2023NSFSC0663、2021YFYZ0012)等经费资助。